Основные положения и понятия
Ни в одном виде человеческой деятельности, да и просто в жизни людей не может быть гарантирована абсолютная безопасность. Человек на всех этапах своей жизни подвергается риску, то есть вероятности нанести ущерб своему здоровью, понести материальный ущерб или даже погибнуть в результате землетрясения, наводнения, эпидемии, транспортных аварий, несчастных случаев на производстве и в быту. Вероятность возникновения радиологической опасности для людей и окружающей среды связана с понятием риска от АЭС. Риск этот связан с производством, накоплением, удержанием и хранением РАВ, РАО и ОЯТ в процессе эксплуатации АЭС. АЭС является серьезным источником опасности или риска для людей и окружающей среды, так как существует вероятность возникновения ядерной аварии с выбросом РАВ в атмосферу.
Для АЭС риск имеет особое значение, так как он может привести к глобальным катастрофическим последствиям при возникновении запроектных аварий (например, авария на ЧАЭС).
Риск (Risk) - это английское слово и означает в переводе "возможная опасность" или "ожидаемые потери". Но это лингвистическое понятие.
А по физическому смыслу "риск" - это мера, количественно учитывающая вероятности возникновения тяжелых ядерных аварий и их радиологические последствия в виде нанесения ущерба населению и окружающей среде.
В общем случае вероятность риска от АЭС представляется как нанесение ущерба: здоровью и жизни людей; личной и общественной собственности; производственным и сельскохозяйственным предприятиям, окружающей среде в виде радиоактивного загрязнения; а также производственной деятельности АЭС вследствие недовыработки электроэнергии. Поэтому риск можно рассматривать как многофакторную величину.
В области безопасности АЭС для комплексной количественной оценки последствий ядерных аварий под риском можно понимать интегральный показатель, характеризующий АЭС как объект высокой радиоактивной опасности. В документе [25] в области безопасности ЯР риском называют математическое ожидание масштаба нежелательных последствий для людей и окружающей среды, которое определяется как произведение вероятности и тяжести последствий ядерных аварий.
Оценка риска в общем случае включает определение соотношения между вероятностью возникновения и величиной последствий от ядерных аварий; вероятностью утечки радиоактивности и величиной вреда (ущерба) персоналу, населению и окружающей среде.
Приемлемость этих соотношений оценивается в сравнении с вероятностью возникновения и величиной последствий катастрофических естественных событий (землетрясений, наводнений, ураганов и т.п.).
К основным факторам риска, которые необходимо учитывать при создании и эксплуатации АЭС, относятся:
- недостаточная надежность оборудования и систем АЭС из-за скрытых проектных и конструктивно-производственных дефектов;
- ошибочные действия персонала и организационно-технические нарушения процесса эксплуатации АЭС;
- возникновение отказов по общей причине (особенно при внешнем воздействии на АЭС);
- накопление высокоактивных продуктов деления в активной зоне реактора и РАО;
- накопление высокоактивного ОЯТ с высокофоновыми трансурановыми элементами (Am241-248, Cm242-244, Pu239-242, U234, Νρ237) и необходимость их длительного хранения из-за большого периода полураспада.
Оценка риска от АЭС
Принцип общего подхода к оценке риска от АЭС можно проиллюстрировать графически диаграммой, представленной на рис. 61 [29].
Рис. 61
Диаграмма устанавливает, что граница приемлемости риска соответствует обратной взаимосвязи между вероятностью (частотой) возникновения аварии и ее последствиями: чем чаще возникают аварии на границе приемлемого риска, тем меньше должна быть тяжесть последствий. Для соблюдения этого принципа на АЭС предусматривается комплекс мер в виде концепции глубокоэшелонированной защиты.
В настоящее время наиболее распространенной мерой риска является количественная вероятностная оценка, использующая концепцию индивидуального биологического риска.
В этом случае под риском понимается вероятность летальных исходов от радиоактивного облучения в единицу времени (за год) среднего человека в районе АЭС при возникновении аварийных ситуаций. Так, например, риск, равный единице (R=1), когда смертельный случай происходит на 1 млн человек при вероятности его возникновения P(t) - 10-6, является вполне приемлемым для общества.
Наряду с индивидуальным риском можно оценивать и коллективный риск, то есть радиационную опасность, которая проявляется при ядерной аварии, для всего населения в регионе АЭС. В этом случае под коллективным риском понимается число случаев облучения людей с летальным исходом в течение одного года для конкретной местности вокруг АЭС с учетом плотности и возрастного состава населения.
Вероятная оценка риска для населения может быть наглядно представлена в виде диаграммы с логарифмической шкалой, характеризующей взаимосвязь величины и характера последствий ИСА и вероятности их возникновения (рис. 62):
- - граница приемлемости риска;
- - область, соответствующая риску отказов и нарушений при нормальной эксплуатации.
- - область, соответствующая риску, учтенному в проектных авариях;
- - область, соответствующая остаточному риску (запроектные аварии).
Остаточный риск - это риск, который имеет низкую вероятность (менее 10-7), но продолжает существовать, несмотря на все принятые меры по обеспечению безопасности АЭС.
По оси ординат диаграммы дана оценка последствий с вероятным летальным исходом или предельные дозы облучения (в Зв/год).
Точки диаграммы представляют отдельные аварийные последовательности (конечные состояния ИСА). Так, точка А на граничной линии приемлемости соответствует малой вероятности аварии 10-5 с относительно нетяжелыми последствиями (0,02 Зв/год), а точка В соответствует неприемлемому риску (0,2 Зв/год), хотя вероятность здесь очень редкая (10-7). Следует обратить внимание на то, что при нормальной эксплуатации допускаются события, которые отвечают пренебрежимо малому риску от отказов и нарушений и непревышению эффективной дозы облучения, равной 0,004 Зв/год на человека (точка С на рис. 62). Поэтому линия приемлемости на диаграмме не доходит до оси абсцисс.
Таким образом, граница приемлемости на диаграмме является критерием предельно допустимого риска для отдельных путей развития аварии (АП) и их конечных состояний.
В целях уточнения и конкретизации терминологии, определяющей основные варианты понятия «риск от АЭС» с учетом количественной значимости этих вариантов [25], возможно включение в концепцию риска таких понятий, как "навязанный риск", "добровольный риск", "обычные последствия риска", "тяжесть и латентный период последствий", "пренебрежимо малый риск", "приемлемый риск" и "остаточный риск".
В соответствии с международной практикой считается, что пренебрежимо малый риск соответствует вероятности смерти менее 10-6 год. Приемлемый риск для персонала соответствует вероятности смерти не выше 10-4 год, а для населения - 10-5 год. Верхний предел индивидуального риска для персонала соответствует вероятности смерти не выше 10-3 год, а при облучении населения - 5х10-5 год. Приведенные здесь величины не являются нормативными показателями, а даны лишь в качестве иллюстрации риска, связанного с воздействием ионизирующих излучений.
В настоящее время в отдельных странах применяются различные по структуре диаграммы "вероятность - последствия". В этих диаграммах предусматривают для оценки риска как количественные значения вероятности (частоты) возникновения ИСА и их последствий (летальных исходов), так и текстовую качественную оценку вероятности событий и их последствий.
Для количественной оценки риска конкретных аварий в настоящее время в ряде работ [2, 13] используется концепция приемлемого риска АЭС, учитывающая последствия выбросов РАВ в окружающую среду и оценку среднего значения облучения человека. Она включает в себя распространение РАВ в окружающей среде и расчет доз облучения населения на основе индивидуального или коллективного риска.
Рассмотрим один из методов расчета риска. Оценка риска как среднее значение величины последствий выражается формулой в общем виде (функцией риска)
(279) или
R = PC, (280)
где R - показатель риска, характеризующий тяжесть аварии (в дозах облучения человека в Зв/год);
Р - вероятность возникновения аварии (частота) (ИСА/год);
С - величина последствий при возникновении аварии, учитывающая индивидуальную или коллективную дозу облучения людей (Звчел).
(281)
где Aj - активность i-ro радиоактивного нуклида, выброшенного в атмосферу в Бк. (Иногда оценивается средняя активность РАВ, выброшенных в атмосферу, А в Бк);
П - последствия от выброса i-ro нуклида (единичной активности) величина последствий зависит от мощности реактора, степени повреждения активной зоны, эффективности локализующих СБ, характера рассеяния нуклидов в окружающей среде и других факторов.
Величина последствий для i-x нуклидов, рассеянных в атмосфере,
(282)
Последствия аварии, выражаемые коллективной дозой облучения людей, определяются формулой
C = ND, (283)
где N - число людей в районе аварии;
D - средняя доза облучения одного человека, Зв.
Показатель D - опасность, возникающая в результате выброса РАВ, - зависит от атмосферных условий, коэффициента переноса РАВ , распределения плотности населения в регионе АЭС и др.
Оценка риска по формуле (280) обладает некоторой неопределенностью. Это объясняется невозможностью точно определить исходные параметры А; П; D. Анализ значений этих параметров и их оценка составляют одну из основных задач ВАБ. В заключение следует отметить, что вероятностный анализ риска АЭС в современной трактовке подразумевает, главным образом, аварии с выходом РАВ за пределы 1-го контура или за пределы хранилища РАО (то есть запроектную аварию).
В общем случае исследование проблемы риска заключается в решении ряда различных по своему характеру задач, результаты которых затем объединяются в целях получения более достоверной оценки риска. Набор задач может меняться в широких пределах: от определения оперативной готовности СБ до анализа биологического воздействия РАВ на человека. Поэтому понятие риска от АЭС является фундаментальным фактором, определяющим проблему безопасности АЭС, а количественная оценка риска является критерием возможности или допустимости практического использования ядерной энергии на АЭС.
С учетом того, что опасность выброса РАВ в окружающую среду связана с ядерной аварией, при которой происходит расплавление аз, вероятность этого события может использоваться как вероятностный критерий безопасности РУ, а вероятностный критерий безопасности АЭС определяется предельным значением вероятности выброса РАВ в окружающую среду. Согласно [21], вероятность разрушения аз ЯР за год эксплуатации не должна превышать 10-7, а вероятность превышения предельно допустимых выбросов РАВ - 10-6.
